Exigences techniques de conception et processus du moteur à courant continu sans balais

Les exigences techniques de conception d'un moteur à courant continu sans balais sont souvent décrits dans le livret de tâches techniques de conception du moteur. En plus d'être conforme aux normes nationales et industrielles pertinentes, le cahier de tâches comprend généralement le contenu suivant :

1. Principales exigences techniques des moteurs à courant continu sans balais :

   • Tension d'alimentation, mode de fonctionnement, puissance continue, couple, vitesse, puissance maximale, couple maximal, vitesse maximale, efficacité, vibrations et bruit, environnement de fonctionnement, niveau de protection, etc.

2. Exigences techniques liées au contrôle pertinentes pour la conception de moteurs à courant continu sans balais :

   • Type de contrôle : boucle ouverte ou fermée, contrôle de couple (courant), contrôle de vitesse ou contrôle de position ; contrôler la précision et la bande passante ; contrôle de direction ou rotation bidirectionnelle ; démarrage progressif, freinage, limitation de courant ; exigences dynamiques, rapport couple/inertie, capacité d'accélération/décélération ; protection contre les défauts, etc.

Les concepteurs doivent comprendre et intégrer les exigences techniques liées au contrôle pertinentes pour la conception du moteur afin de développer le schéma de conception de moteur correct.

Le succès ou l'échec de la conception d'un moteur dépend d'une analyse méticuleuse des exigences du cahier de tâches de conception, des choix corrects pour les différents éléments de conception du moteur, suivis de calculs. La procédure de calcul n’est donc pas primordiale ; le choix correct du schéma de conception est crucial.

La méthode la plus couramment utilisée pour la conception de moteurs à courant continu sans balais reste la méthode de conception électromagnétique traditionnelle. Cette méthode est la méthode de conception de base classique pour les moteurs, la plus courante étant le calcul des principales dimensions du moteur : détermination de la structure du stator et du rotor en fonction des exigences techniques, détermination de la charge magnétique Bm en fonction de la structure du rotor et des performances de l'aimant permanent, sélection la charge électrique A en fonction des exigences de performances et des conditions de refroidissement, puis en déterminant les principales dimensions du moteur Da et L en fonction de la charge électromagnétique. Cette méthode est une méthode de conception empirique qui nécessite que les concepteurs possèdent une riche expérience en conception, et les résultats des calculs doivent souvent être ajustés plusieurs fois.

Au cours du processus de conception, il est nécessaire d'effectuer des calculs de circuits magnétiques pour calculer les densités de flux magnétique de diverses pièces. Les méthodes d'analyse du champ magnétique par éléments finis peuvent également être utilisées simultanément pour calculer le champ magnétique et les paramètres du moteur, vérifiant ainsi les résultats de la conception électromagnétique. Cette combinaison de méthodes peut améliorer la précision de la conception.

Processus de conception typique pour les moteurs à courant continu sans balais :

1. Analyser les exigences du cahier de tâches de conception et clarifier les objectifs de conception.
2. Sélectionnez le mode de fonctionnement, tel que la sélection du numéro de phase, la méthode de commutation et la forme du circuit de commutation.
3. Sélectionnez la structure du moteur : structure du stator, matériau de l'aimant permanent, structure du circuit magnétique du rotor et structure du capteur.
4. Déterminez les dimensions principales : calculez les dimensions principales Da, L du moteur en fonction des exigences relatives aux caractéristiques de charge électromagnétique ou de couple.
5. Sélectionnez le nombre de pôles et d'encoches, ainsi que la conception préliminaire des tôles du stator et du circuit magnétique du rotor.
6. Effectuez des calculs de circuits magnétiques ou une analyse par éléments finis pour calculer et déterminer les paramètres du champ magnétique de l'entrefer.
7. Concevez le bobinage, sélectionnez la forme de bobinage et calculez les tours et le calibre du fil.
8. Calculer les paramètres et caractéristiques électromagnétiques.
9. Examen et ajustement de la conception, calcul de la densité de courant, de la charge électromagnétique, de l'augmentation de la température du moteur et des performances.